19

Тема 6. Конвертерные процессы производства стали

6.1. Понятие о конвертерных способах производства стали

В основу конвертерных процессов положена обработка жидкого чугуна газообразными окислителями; при этом дополнительный подвод топлива извне не производится, и процесс выплавки стали осуществляется только химическим теплом экзотермических реакций окисления примесей и физическим теплом, вносимым жидким чугуном.

П

ванный изнутри огнеупорными материалами. Подвод газа-окислителя производится с высокой интенсивностью, позволяющей получить огромную реакционную поверхность; в результате все конвертерные процессы характеризуются высокой скоростью реакций окисления примесей и, следовательно, высокой производительностью.

родувка чугуна осуществляется в специальных агрегатах - конвертерах, представляющих собой металлический грушевидный сосуд (рис.6.1.), футеро-

Рис.6.1. Профиль кислородного

конвертера

6.2.Возникновение конвертерных способов и

ИХ РАЗВИТИЕ

Конвертерный процесс, был первым способом производства стали, в массовых масштабах.

6.2.1. Бессемеровский процесс

Первым конвертерным процессом, имевшим важное значение в истории развития производства стали, был бессемеровский, в основе которого лежит идея Генри Бессемера - получать литую сталь путем продувки жидкого чугуна

1

воздухом или другими окислительными газами без использования топлива. Реализован впервые в 1856 г.

Этот процесс проводится в конвертере с кислой футеровкой (динасовый кирпич) и воздушным дутьем, подводимым снизу через огнеупорные многосопловые фурмы (рис.6.2).

Преимущества: окисление примесей происходит очень интенсивно за счет развитой поверхности взаимодействия.

Рис.6.2. Продольный разрез бессемеровского конвертера: 1-воздушная коробка; 2-корпус; 3-шлем; 4-днище.

Недостатки:

• кислая футеровка исключает дефосфорацию и десульфурацию металла, т.е. нет возможности перерабатывать чугуны с высоким содержанием серы и фосфора;

• воздушное дутье ухудшает тепловой баланс плавки и практически исключает переработку лома, т.к. для нагрева балластного азота требуется большое количество тепла;

• воздушное дутье снижает качество стали вследствие неизбежного поглощения металлом азота дутья.

Для компенсации тепловых потерь и нагрева металла и шлака требовалось повысить содержание Si в чугуне, который соответствует кислой футеровке и дает основное тепло от экзотермических реакций окисления. Существенное значение в тепловом балансе имеет также физическое тепло чугуна. Таким образом различают чугуны:

• по содержанию кремния: химически горячий ( 1.5% Si); нормальный (1.0-1.5% Si); химически холодный (1% Si).

• по температуре нагрева: физически горячий (1350^оС); нормальный (1250-1350^оС); физически холодный ( 1250^оС).

Процесс идет в два этапа: 1 этап - окисляются Si и Mn, частично железо; температура повышается до 1600^оС; 2 этап - окисление углерода до 0.1%, конец продувки, т.к. дальше начнет окисляться железо (рис.6.3).

• Рис.6.3. Изменение температуры и состава фаз при продувке чугуна в бессемеровском конвертере.